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Vorlesung Intermetallische Phasen

1. Einleitung

1.1 Allgemeines


Die größte Elementgruppe im Periodensystem sind Metalle, mindestens 2/3 aller Elemente gehören zu dieser Gruppe. Auch technisch sind viele Metalle extrem wichtig, und zwar sowohl aufgrund ihrer chemischen Eigenschaften (z.B. Natrium als billiges Reduktionsmittel) als auch besonders aufgrund ihrer physikalischen und mechanischen Eigenschaften (Cu als elektrischer Leiter, Stahl als Werkstoff usw.). Entsprechend der Häufigkeit von Metallen sind auch viele Kombinationen der Metalle möglich (Bildung von binären, ternären usw. Phasen). Vor allem solche Legierungen sind technisch von größter Bedeutung.
Im Gegensatz zu dieser Bedeutung erfolgt die Behandlung der Verbindungsbildung der Metalle untereinander im Rahmen des Chemiestudiums Auch die metallische Bindung wird in den Vorlesung und Lehrbüchern nur am Rand behandelt.

Einige Auszüge aus gängigen Lehrbüchern der Anorganischen Chemie als Beispiele:

Mortimer, Chemie

"Manche Legierungen sind feste Lösungen; Messing ist z.B. eine feste Lösung aus Zink in Kupfer. Allerdings sind nicht alle Legierungen feste Lösungen; einige sind heterogene Gemische, andere sind intermetallische Verbindungen."

An dieser Stelle ist also zunächst die Definition der verschiedenen Bezeichnungen erforderlich, wann spricht man von einer Verbindung, wann von einer Phase, Legierung, festen Lösung?

Bei chemisch homogenen (einphasigen) Substanzen ist die Bezeichnung Intermetallische Phase immer richtig, Verbindung verwendet man i.A. nur für stöchiometrisch scharfe Phasen.

Ein weiteres Beispiel für die nicht immer eindeutige Verwendung der Begriffe in den Lehrbüchern findet sich im

Shriver/Atkins, Anorganische Chemie:

"... Werden flüssige Mischungen von Metallen abgekühlt, bilden sich oft Phasen definierter Struktur, die keine Beziehung zu den ursprünglichen Metallstrukturen aufweisen und die man als intermetallische Verbindungen bezeichnet ... z.B. β-Messing (CuZn) und Verbindungen der Zusammensetzung MgZn2, Cu3Au und Na5Zn21."

Die Bezeichnung "Verbindung" ist gerade für β-Messing weniger angebracht. Die Struktur von Cu3Au hat selbstverständlich sehr viel mit der ursprünglichen Metallstruktur von Cu und Au zu tun!
Zu Zintl-Phasen folgt im selben Buch dann die Aussage (NaTl ist dunkelmetallisch glänzend!!!)

"... NaTl besitzt wie der Diamant gefüllte Bänder und liegt als farbloser nichtmetallischer Feststoff vor."

Auch in den anderen Chemielehrbüchern ist nur wenig über intermetallische Phasen enthalten.


Auch in den Strukturchemie-Lehrbüchern sind intermetallische Phasen nicht sehr ausführlich behandelt. Die Gründe für die Vernachlässigung intermetallischer Verbindungen in der Chemie sind vielfältig: TROTZDEM oder GERADE DESWEGEN erscheint eine Vorlesung über intermetallische Phasen wichtig zum Verständnis der Außer diesen neuen Themen soll die Vorlesung der Wiederholung und Auffrischung von dienen und damit ev. auch einen Nutzen für die Festkörperchemie allgemein haben

Im SS 2014 sind Exkurse zu besonders interessanten Themen geplant (je nach Zeit/Interesse):

Zum Verständnis der Verbindungsbildung sind zunächst die Metalle selber (Gruppierung) und die jeweils strukturbestimmenden Größen wichtig.

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